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  • DCDC輸出電壓紋波分析及改善解析
    • 發布時間:2023-07-08 14:24:04
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    DCDC輸出電壓紋波分析及改善解析
    紋波
    電源輸出交流紋波可以視為是直流輸出疊加一個交流成份;從圖中可以看出,紋波中包括了兩個交流成份:
    一個是頻率為兩倍工頻輸入電壓的正弦波,這是由交流輸入整流電路引起的;另外一個是由開關電源導通和關斷引起的紋波,其頻率等于開關電源的工作頻率。
    DCDC 輸出電壓 紋波
    DDR等要求的紋波大小:
    DCDC 輸出電壓 紋波
    紋波過大的弊端:
    1.導致輸入電平判別錯誤;
    2.導致器件工作異常;
    3.在音頻中導致輸出噪聲;
    4.射頻電路導致指標惡化如EVM。等等…
    滯后模式DCDC設計電路
    典型DCDC設計如下,看起來很簡單,但是經常出現問題。
    DCDC 輸出電壓 紋波
    最常見的DCDC結構,滯后模式DCDC控制,原理就是Vout輸出電壓經過R1和R2反饋之后,給到Vsense引腳,引腳和內部參考電源比較后給到PH引腳內部MOS控制信號,來起到調節輸出電壓的作用。所以此工作模式下是需要紋波電壓的。
    后續DCDC的發展
    后續DCDC發展為了適應不同場景,逐漸發展出了不同的技術,例如TI的DCAP和其他廠商的COT功能DCDC。這些方案的提出都是基于前面滯后模式DCDC的基礎。
    帶COT的DCDC
    COT 指的是恒定導通時間;ACOT指的是自適應恒定導通時間。這些都是為了提升瞬態響應而來的,最終我們看到的結果就是紋波減小了。
    瞬態響應也就是動態指標,就是負載在急劇變化時,導致輸出電壓波動很大,也就是紋波很大;簡單理解就是DCDC輸出功率是一定的,但是在一瞬間DCDC輸出負載很大,而功率一定,導致輸出電壓降低,這種情況是我們不需要的。
    而之前滯后控制的DCDC因為是逐周期控制的,所以必須要等到下一個周期才能調整;但是新的COT模式下,我們可以調整周期,使得盡快調整輸出電壓,進而在短時間內恢復正常電壓,也就是最終我們看到的紋波很小。
    DCDC 輸出電壓 紋波
    如上圖中的C5電容就是前饋電容,此電容的加入使得交流波形更快的進入電源反饋端,而DCDC內部接收到這個信號,很快的進行調整;圖中顯示的是OPEN狀態,但是實際上我們很多場景下都需要增加這個電容,特別是負載是CPU、GPU或者射頻類芯片。
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